钻孔灌注桩施工质量及监督

任永胜

【摘 要】钻孔灌注桩目前在桥梁、房建、高层建筑、大坝基础等工程中大量使用在地基处理方面，其主要有承载力大、施工周期短、技术相对成熟、施工机械设备单一、成本较低、适用于各种岩层等特点，施工时大部分为水下施工无法进行观察以及施工成桩后因其埋入土层或岩层具有一定的深度，不具备开挖验收的条件。因此钻孔灌注桩在整体工程施工完成后具有高度隱蔽性。怎样监督控制施工过程中各个工序的施工质量为其以后使用的可靠性打下坚实的基础。

【关键词】钻孔灌注桩;质量;监督及控制

1工程实例

某市小场沟河汇入主河道温榆河，温榆河左右岸河堤内设置为公园，小场沟河汇入口位于温榆河右堤桩号11+550处，为解决公园内道路畅通，在小场沟汇入主河道口新建小场沟人行景观桥，该桥跨越小场沟，桥位处河道采用矩形断面，桥梁设计为1跨20m预应力钢筋混凝土简支空心板梁，桥梁中心与河道中心交角为90°，桥梁全宽4.5m，其中人行道宽3.5m，两侧各设0.5m栏杆;上部构造预制梁长19.96m，梁高0.95 m，单片预制中梁宽1.24m，预制边梁宽1.62 m，铰缝宽0.1m，一孔桥梁由1块中板、2块边板组成;桥台采用U型桥台，基础为C30钢筋混凝土桩基础。

2钻孔灌注桩施工工艺

钻孔灌注桩施工工艺流程如下图：

2.1钻孔前的准备工作

技术准备：按照施工设计图纸的要求，编制施工方案，准备施工机械设备。清除杂物、淤泥，平整桩基范围内的场地并压实。

施工放样：复测控制点及控制网和导线，测放桩位及高程。桩位放样时，桩的纵横向允许偏差满足验收规范要求，并在桩的前后左右距中心2m处分别设置牢固护桩，以供随时检测桩中心和高程。

施工便道和场地平整：合理布置施工便道，与钻孔位置保持一定的距离，满足施工需要亦不影响孔壁稳定。钻孔安排在河道枯水位季节施工，钻孔前已在桩基施工范围外侧进行高压旋喷桩围堰施工。确保钻机在钻进中保持稳固，保证施工安全和成孔质量。

孔位探测：首先在孔位处挖2m深的检查坑，检查孔位地下是否有管线、光缆或其他物体，若有，及时通知相关部门确认，并协商解决办法，进行妥善处理。

检修调试机械设备：对钻孔机械、泥浆设备、桩体混凝土灌筑设备、混凝土拌合及运输设备等进行维修、调试。

技术交底：对参与施工的人员进行环境保护教育及施工技术交底。

材料进场：各类钻孔桩施工的原材料按要求进场。

试验检验：完成原材料检验及混凝土配合比设计及试验等工作。

泥浆：泥浆原料选用优质粘土或膨润土造浆，并在泥浆中掺入适量烧碱或碳酸钠等外加剂，其掺入量由试验决定。

泥浆池施工：利用挖掘机开挖，人工整修基底，采用砖块砌筑，水泥砂浆抹面;因本工成桩基数量较少现场泥浆坑采用塑料薄膜保护坑壁。

泥浆拌制：用造浆机制浆，并储存于泥浆池中。钻孔施工时，根据地层情况及时调整泥浆性能指标，以保证成孔速度和质量，施工中随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水位高程，防止孔壁坍塌。桩孔混凝土灌筑时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。

2.2护筒安装

施工采用钢护筒保护孔口和孔壁，护筒采用3mm-5mm钢板制作，长度1.5-2m，内径比桩径大20～40cm。

采用汽车吊机埋设钢护筒。护筒采用就地挖埋法设置，护筒外周回填粘土夯实。护筒的埋深有效地保证在整个钻孔施工中孔口周围的稳定，护筒外漏地表约20cm，护筒顶高程高于施工水位。护筒埋设顶面位置偏差不超过5cm，倾斜度不超过1%。

为避免护筒在起吊运输过程中变形，在适当位置用钢管焊成“+”字形内支撑，待吊装竖直后割除。

2.3钻机选择及就位

冲击钻用于卵石土层和岩石土层地基;回旋钻机分正循环和反循环两种，适用于黏性土、砂类土、碎石类土。

由于灌注桩所处位置地质主要为粘质粉土、粉细砂、砂质粉土和重粉质粘土，埋设好护筒后，即可安排钻机就位，本工程选用钻机为正循环潜水冲击钻，钻头由卷扬机牵引冲击旋转钻孔。钻机就位时校核钻锥中心对准测量放样时所测设的桩位即可，其对中误差不得大于5cm。

2.4冲击钻成孔工艺：

钻机就位，立好钻架，对准桩孔中心，拉好缆风绳，即可开始钻孔。

开始时先在孔内灌筑泥浆，泥浆比重等指标根据土层情况而定。如孔中有水、可直接投入适量的黏土及膨润土，用冲锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中，始终保持孔内水位高出地下水位1.5～2.0m，并低于护筒顶面0.3m，以防溢出。

护筒底脚下2～4m范围内一般比较松散易坍孔，按1∶1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击钻锥，小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，要重复回填反复冲击2～3次力求孔壁坚实。

2.5检测孔深、倾斜度、直径

钻孔达到设计底高程时，必须检测孔深、直径和倾斜度，其中孔径和孔深须达到设计要求，倾斜度不得大于1%。清孔就是在吊放钢筋笼之前，对孔内的石碴、泥浆进行必要的清理，做到孔内含泥量、含碴量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。

2.6终孔、清孔

钻孔深度达到设计要求后，对孔深、孔径、孔位、孔形等进行检查，填写终孔检查证，经监理工程师签证认可后，进行孔底清碴工作。

冲击钻成孔的桩基，用抽碴筒多次从孔内抽取钻碴，并同时向孔内注水以减少泥浆比重到1.1～1.25。当抽碴筒抽出泥浆中无2～3mm大的颗粒时则证明抽碴清孔已到目的。

为准确判定孔底碴是否清完，用一个带钎的测锤和平底测锤两次测孔，若两次测孔深度相同并与终孔数字相符时测证明孔碴已清理干净，否则还需继续清至达到要求，沉碴厚度不得大于规范要求的标准。

2.7泥浆排放

对钻孔、清孔、灌注混凝土过程中排出的泥浆，根据现场情况引入到适当地点进行处理，以防止对河流及周围环境的污染。

3钻孔灌注桩施工技术保证措施

3.1钻孔中防止塌孔措施

a.护筒的埋设深度确保穿透淤泥质软土层，并做好护筒底部密封。

b.现场钻孔操作人员，仔细检测泥浆比重及粘度，尤其是含砂率的检测，不同地层按要求进行相应调整。

c.控制钢筋笼安装垂直度，安放钢筋笼时，需对准钻孔中心竖直插入，严禁触及孔壁。

d.紧密衔接各道工序，尽量缩短工序间隔。

e.当出现灾害性天气无法施工时，提起钻头，调整泥浆比重，孔内灌满泥浆。

3.2钻孔异常情况的处理措施

a.坍孔处理：钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进。根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.15～1.4之间），改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔严重时，应回填重新钻孔。

b.缩孔处理：钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。

c.埋钻和卡钻处理：埋钻主要發生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快;卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，卵石掉落卡钻等。

3.3清孔措施

当地层富含粉砂类土，终孔后粉砂、粉细砂快速沉淀，给清孔带来困难，为降低孔底沉淤采取以下措施：

a.采用双泥浆泵并联供应泥浆，增大泵量，提高泥浆循环速度，增强泥浆携带钻碴的能力。

b.用优质膨润土和化学外加剂提高泥浆粘度，以减缓砂粒沉淀速度。

c.严格控制钻杆接头的密封性，确保泥浆能全部从孔底返回。

d.及时排除废弃泥浆，勤捞沉淀池中的沉碴，不断补充优质泥浆。

e.当钻进砂层时及时开启泥浆分离器，降低含砂率。

f.加快成孔与成桩速度，二次清孔完成后，立即浇筑水下混凝土，避免泥碴再次沉淀缩短从成孔到成桩的作业时间。

3.4钻进中的质量保证措施

a.钻进中严格控制泥浆比重，成孔后，钢筋笼安装就位，利用混凝土泵管采用气举反循环法进行二次清孔，严格控制孔内沉碴厚度、空孔时间、水下混凝土灌筑速度和灌筑连续性，确保成桩质量。混凝土在拌合站集中拌制，混凝土输送车运输，导管法灌筑水下混凝土。桩基完成后，按设计要求对桩基进行逐桩检测。在墩台建成后，进行群桩沉降观测。

b.紧邻施工以保证安全为重点。在路堤地段，采用帮填边坡，适当抬高钻孔平台高度，钢护筒加长的施工方案，避免因钻孔时间过长造成边坡失稳，承台开挖前，对跨越公路的墩位采用钢轨桩或人工挖孔桩防护的方案，承台施工完成后及时回填。

c.采用冲击钻孔工艺，钻进过程中应防止出现塌孔、卡钻、掉钻等现象。

参考文献：

[1]交通部，公路工程技术标准（JTG B01-2003），人民交通出版社，2003

[2]交通部，公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011），人民交通出版社，2011

（作者单位：中国葛洲坝集团市政工程有限公司）